论文部分内容阅读
钢结构已被广泛应用于工业与民用建筑,但是由于在设计、施工、使用过程中,不可避免地存在管理不当、钢材质量不满足规定要求、使用功能发生改变以及钢结构本身存在的耐久性不足等原因,都需要对既有的钢结构进行加固设计。粘钢加固法因为其加固效果好、不使用明火、基本不影响结构外形、所需工作面小、施工简洁轻便等优点,被越来越多地应用到钢结构加固工程中。国内外学者对粘钢法加固钢结构的试验研究大部分都集中于轴压钢柱和受弯构件,对于压弯状态下粘钢加固钢结构的试验研究目前尚未进行。我国现有规范关于粘钢加固压弯钢柱稳定承载力的计算公式是根据增大截面法设计思路,引入强度折减系数确定的,缺少必要的试验依据。基于现有研究存在的不足,亟需对粘钢加固后的压弯钢柱的受力性能进行研究。为研究粘贴钢板厚度和荷载偏心距对粘钢加固后的压弯钢柱受力性能的影响,对4个加固后的压弯钢柱以及1个作对比的未加固压弯钢柱进行静力试验,采用Q235B热轧中翼缘H形截面。选择型钢翼缘外粘钢板的加固形式对柱进行全长加固。柱两端采用圆柱铰以实现试件平面内偏心受压。分析了各试件柱中的位移变化、腹板的应变分布、翼缘与钢板之间应变关系、破坏模式以及极限承载力,并将试验得到的试件的极限承载力与按规范公式计算得到的理论值进行对比。结果表明:5个压弯钢柱均呈现空间弯扭失稳破坏;翼缘外粘钢板加固压弯钢柱能有效提高其平面外稳定承载力;加固后的压弯钢柱腹板截面塑性发展更明显;偏心距是影响加固后压弯钢柱稳定承载力的主要因素,较小的偏心距有利于钢板与型钢之间通过胶层黏结形成整体共同工作;按规范中的相关公式得到的加固后压弯钢柱平面外整体稳定承载力理论值比试验值低。最后,采用ABAQUS软件对压弯钢柱进行非线性屈曲模拟,并建立粘聚单元用于模拟胶层受力。结果显示,数值模拟得到的试件破坏模式、极限承载力、荷载-位移曲线以及荷载-应变曲线与试验结果吻合较好。数值模拟表明胶层界面受力过程经历了胶层弹性变形阶段、胶层软化阶段和胶层剥离阶段三个阶段,胶层在端部界面应力最大,并且胶层界面应力随着离端部距离的增加而急速减小。数值模拟还表明外粘钢板厚度与偏心距均会影响粘钢加固压弯钢柱胶层的受力性能,较小的钢板厚度与偏心距有利于加固件与被加固件之间通过胶层粘结形成整体共同工作。